É hora de adotar a usinagem de alto desempenho?

A usinagem de alto desempenho não é algo a temer, mas sim algo a ser bem-vindo. Mergulhe fundo com esta cartilha HPM para ver mais de perto a tecnologia, os benefícios e a mentalidade necessários para torná-lo um sucesso.

Qualquer pessoa que tenha lido uma publicação comercial de metalurgia ou manufatura já ouviu os termos usinagem de alto desempenho e usinagem de alta velocidade, mas você pode estar relutante em abraçar as ideias que as tornam benéficas. Para muitas oficinas, pode parecer que você está produzindo peças muito bem com cortadores, caminhos de ferramentas e equipamentos CNC existentes.

Por que balançar o barco?

Existem algumas boas razões para aprender mais sobre HPM, especialmente se você quiser crescer no futuro. Muitas lojas que adotaram o HPM estão desfrutando de níveis de produtividade várias vezes mais altos do que era possível apenas alguns anos antes. A vida útil da ferramenta é melhor, a qualidade das peças melhorou e há uma nova flexibilidade para atender às demandas dos clientes enquanto o negócio cresce.

O que é usinagem de alto desempenho?

Então, o que é exatamente HPM e o que é necessário para adotá-lo? Um novo sistema CAD caro? Um monte de fresas de topo modernas? Uma máquina-ferramenta com mais letras de eixo do que as palavras cruzadas de domingo? Uma implementação de HPM pode incluir alguns, nenhum ou todos esses avanços tecnológicos. Veja como uma empresa de software CAM definiu HPM no passado distante:

“O HPM é um pacote abrangente que leva em consideração toda a máquina”, disse Dan Horn, engenheiro de aplicações sênior da DP Technology, em um artigo MachineDesign. “Isso inclui características mecânicas, desempenho de controle e servoacionamento, ferramentas, porta-ferramentas, acessórios, processamento de peças e até estratégias de usinagem.”

Uma maneira importante de pensar sobre HPM é como uma estratégia de usinagem – não como uma tecnologia em si. O que isso significa? HPM é uma mentalidade que tira proveito da tecnologia para fazer o que faz mais sentido para o trabalho – produzir o melhor resultado e produção – e alcançar uma meta de negócios desejada. A tecnologia de hoje pode ajudá-lo a se tornar uma oficina de HPM, mas requer mais do que o maquinário.

“O centro de usinagem pode não ser a melhor máquina para o trabalho, por exemplo”, opina Peter Zelinski, editor-chefe da Modern Machine Shop, no artigo “High Speed ​​Machining:The Next Decade”. “Os tornos multitarefas fazem mais hoje, assim como os sistemas de usinagem que antes eram considerados muito dedicados.”

Zelinski argumenta que não se trata exclusivamente de velocidade ou tipo de máquina. Em vez disso, ele afirma, trata-se das mudanças organizacionais necessárias na loja ou na comunicação com os clientes. Enquanto Zelinski escreveu esta peça em 2006, seu ponto de vista soa verdadeiro hoje. Em sua essência, o HPM pode ajudar fabricantes e oficinas a realizar mais trabalho com menos mão de obra e maior eficiência.

Aqui estão os principais componentes de uma operação HPM.

As máquinas de alto desempenho

É importante para qualquer oficina manter-se atualizada sobre a tecnologia da máquina, mas às vezes não está nos planos investir em um centro de usinagem de 5 eixos, torno multitarefa ou sistema de fabricação flexível. Por um lado, você pode não ter o tipo certo de trabalho para essas máquinas. Além disso, pode parecer mais um risco de investimento financeiro do que é possível assumir (embora isso deva melhorar assim que a transformação do HPM começar).

Sim, é verdade que uma nova máquina-ferramenta geralmente produz peças mais rapidamente e mantém tolerâncias melhores do que uma comprada na década de 1990 ou antes. Mas também é possível aplicar aspectos do HPM a máquinas mais antigas e melhorar a produção. Por exemplo, um centro de usinagem vertical com cabeça de engrenagem pode ser limitado a 6.000 rpm, mas isso não significa que você não verá grandes melhorias na vida útil da fresa e na qualidade da peça adotando técnicas de afinamento de cavacos e engajamento total da fresa. Você também pode reduzir os tempos de configuração instalando suportes de troca rápida.

As ferramentas de corte da HPM

Pense nas vantagens de usar ferramentas de corte modernas. Se você ainda está usando brocas afiadas à mão e está frustrado com o rastreamento imponente de um cortador de espiga de milho HSS, talvez seja hora de repensar sua estratégia de ferramentas. Os fabricantes de ferramentas de corte introduziram classes de metal duro, revestimentos e geometrias incrivelmente robustos nos últimos anos, e simplesmente não há como aumentar a produção da máquina a menos que você os esteja usando.

Em alguns casos, você pode pagar mais por ferramenta, mas também verá melhorias dramáticas nos resultados ao adotar essa parte crítica do HPM. Ferramentas tecnologicamente avançadas podem ter uma vida útil mais longa e podem ajudar a reduzir o custo total de propriedade, exigindo menos substituição e mão de obra para manutenção.

Você já adotou aspectos do HPM, mas deseja aumentar seus níveis de produção enquanto mantém as máquinas mantidas e em níveis ideais? Saiba como a eficácia geral do equipamento pode ajudar a se aproximar das grandes metas de zero defeitos e nenhum tempo de inatividade não planejado.

Os trabalhadores que você precisa para HPM

Os suportes de fresas de topo com trava lateral e tornos mecânicos de 6 polegadas têm seus lugares, mas existem maneiras muito mais eficazes de segurar ferramentas de corte e peças de trabalho. Os porta-ferramentas hidráulicos e retráteis oferecem as características superiores de excentricidade e balanceamento necessárias para altas velocidades e avanços da HPM. A fixação de ponto zero e outras tecnologias de ferramentas de troca rápida devem ser adotadas para alcançar tempos de atividade do fuso na casa dos 90 anos (sim, isso é possível mesmo em um ambiente de alta mistura e baixo volume).

Se você não está configurando ferramentas off-line e adotando uma abordagem padronizada de ferramentas para toda a loja, está perdendo algumas grandes oportunidades de melhoria. Cada centro de usinagem tem uma fresa de topo de metal duro de meia polegada no alojamento da ferramenta sete, por exemplo, e cada torno tem um diamante de 80 graus na estação três. Use estas práticas recomendadas padrão para reduzir os tempos de configuração e programação. Eles fornecerão maior flexibilidade para mover os trabalhos para qualquer máquina disponível.

 

O código que você precisa para HPM

Quando a maioria das pessoas ouve HPM, elas pensam em caminhos de ferramenta trocoidal, o efeito de afinamento de cavacos, profundidades de corte axial longa e radial rasa. Eles estão certos. Os sistemas CAM modernos oferecem uma variedade de maneiras de aumentar as taxas de remoção de metal enquanto melhoram a vida útil da ferramenta e a qualidade da peça. Adote-os. Essas estratégias de percurso fazem brilhar até mesmo uma máquina-ferramenta antiga ou uma importação de baixo custo. Você precisará investir nas ferramentas de corte e porta-ferramentas, bem como no próprio sistema CAM. Você também terá que enviar maquinistas, operadores e engenheiros para treinamento e, em seguida, dar-lhes tempo para experimentar e aprender o novo sistema.

Além disso, você provavelmente desejará investir em software de simulação de percurso, porque sua nova maneira de pensar é reduzir o tempo de inatividade. Gaste o tempo necessário para ferramentas e acessórios de modelo 3D, que exigirão programação. Sim, pode parecer um monte de problemas, mas é provável que você fique para trás se não fizer isso.

Os dados necessários para ter um desempenho realmente alto

Aqui estão as palavras-chave que você estava esperando:manufatura inteligente, Indústria 4.0, a internet industrial das coisas ou “IIoT”. A fabricação é ou será em breve tudo sobre dados. Os dados informam quando você pode aumentar os avanços da fresa e quando sofrerá um tempo de inatividade inesperado porque os rolamentos do fuso estão prestes a parar de funcionar. Os dados também informam quantos minutos você está perdendo a cada hora devido a trocas de ferramentas e remoção de cavacos.

Em última análise, os dados tratam de alcançar o maior tempo de atividade e a maior pilha de peças no final de cada turno. Você precisa coletar dados, analisá-los e agir de acordo com o que eles estão lhe dizendo. Essa é a essência da Indústria 4.0.

Comece a medir sua saída HPM

Avanços mais altos e ferramentas de troca rápida são claramente uma boa ideia se você estiver indo para o HPM, mas há um ponto maior no HPM para enfatizar. Se você é o orgulhoso proprietário de uma máquina-ferramenta de última geração cheia de sensores ou está se perguntando onde encontrar um substituto para o seu leitor de fita de papel, você não pode melhorar o que não pode ou não vai medir.

É por isso que o primeiro passo no caminho para a usinagem de alto desempenho é estabelecer uma linha de base e trabalhar continuamente para melhorá-la. Rede sua loja, instale sensores e software de monitoramento de máquina e nomeie um campeão para acompanhar o desempenho. Uma vez identificada uma oportunidade de melhoria, concentre-se em torná-la uma realidade diária, mensal e trimestral. Documente claramente quais etapas foram usadas para melhorar um processo ou saída.

Comece com um único centro de usinagem ou torno e, em seguida, defina metas específicas, como um aumento de 10% na disponibilidade do fuso durante o terceiro trimestre ou estabelecimento de pré-ajustes offline até julho - e trabalhe continuamente para atingir essas metas. Nenhuma quantidade de usinagem de alto desempenho significa muito sem metas de desempenho e medição em relação a elas.

Você já tentou adotar alguma parte do HPM em sua loja? O que está funcionando? O que não é? Compartilhe sua experiência nos comentários abaixo.